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BLEVEIntroduccin
Una BLEVE es un tipo de explosin mecnica cuyo nombre procede de
sus iniciales en inglsBoiling Liquid Expanding Vapor Explosion cuya
traduccin sera "Expansin explosiva del vaporde un lquido en
ebullicin"
La BLEVE es un caso especial de estallido catastr!co de un
recipiente a presin en el queocurre un escape sbito a la atms#era
de una gran masa de lquido o gas licuado a
presinsobrecalentados
$ara que se produ%ca una explosin BLEVE no es necesaria la
existencia de reacciones qumicasni #enmenos de combustin $odra
producirse incluso en calentadores de agua y calderas devapor En
principio podra originarse en cualquier lquido almacenado en un
recipiente&ermtico' aunque &ay explosiones que pueden
con#undirse con una BLEVE sin serio LasBLEVE( son exclusivas de los
lquidos o gases licuados en determinadas condiciones
)ormalmente las BLEVE se originan por un incendio externo que
incide sobre la super!cie de unrecipiente a presin' especialmente
por encima del nivel lquido' debilitando su resistencia yacabando
en una rotura repentina del mismo' dando lugar a un escape sbito
del contenido'que cambia masivamente al estado de vapor' el cual si
es in*amable da lugar a la conocida bolade #uego +!reball, Esta
ltima se #orma por de*agracin +combustin rpida, de la masa devapor
liberada -ebido a que esta circunstancia es el escenario normal' al
&ablar de explosionesBLEVE.s y sus consecuencias' se incluye en
sentido amplio a la bola de #uego' aunque debequedar claro que sta
ltima slo ocurre cuando el producto es in*amable
La caracterstica #undamental de una BLEVE es la expansin
explosiva de toda la masa delquido evaporada sbitamente' aumentando
su volumen ms de /00 veces La gran energadesarrollada en esa
explosin repentina proyecta #ragmentos rotos de distintos tama1os
delrecipiente a considerables distancias $recisamente sta es una
prueba de con!rmacin de una
BLEVE Los #ragmentos proyectados pueden arrastrar tras de s a
cierta masa de lquido en#orma de gotculas de !nsima lluvia' con
posibilidad de in*amacin a considerables distancias
2ras producirse el estallido del recipiente' la gran masa
evaporada asciende en el exterior'arrastrando !nsimas particulas de
lquido y entrando en combustin 3en caso de incendio3 en#orma de
&onge' con la gran bola de #uego superior tras un instante y al
&aberse producido ladi#usin en el aire por deba4o del lmite
superior de in#amabilidad -ic&a bola de #uego se irexpandiendo
a medida que va ardiendo la totalidad de masa de vapor liberada
Condiciones para que se produzca una explosin BLEVE
$ara que se origine una explosin BLEVE tienen que concurrir las
condiciones siguientes que soninterdependientes entre s5
Producto en estado lquido sobrecalentado
(e entiende como tal cuando su temperatura es superior a la que
lo correspondera si se &allaraen equilibrio con su presin de
vapor Esta situacin de inestabilidad se presenta ba4o unaexposicin
del recipiente a un incendio o en recipientes sobrellenados )o toda
temperatura desobrecalentamiento permite la #ormacin de BLEVE( -ebe
superarse una temperatura lmiteEn caso de !sura de un depsito'
incluso peque1a' y producirse un descenso de la presin
paraigualarse a la atmos#rica' el gas licuado estar ineludiblemente
en condiciones desobrecalentamiento que podra #cilmente llegar a
ser muy peligroso
Bajada sbita de la presin (isoentrpica) en el interior del
recipiente
2al descenso de presin puede ser debido a causas tales como5
desprendimiento del disco deruptura' prdida de resistencia del
recipiente en un incendio con la consiguiente rotura delmismo'
per#oracin del recipiente por impacto' rotura por sobrellenado e
incluso disparo devlvulas de seguridad mal dise1adas 6uanto mayor
sea la cada de presin' mayores sern
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tambin los e#ectos de la BLEVE caso de producirse El tama1o de
la abertura inicial del depsitoes determinante en la celeridad de
la ba4ada de presin y en la %ona a#ectada por la nucleacinEn
determinadas condiciones de presin y temperatura un lquido
sobrecalentado que se &aexpuesto a un descenso sbito de presin
puede evaporarse de #orma extremadamente violentaal cambiar de
estado masivamente por un proceso de #ormacin espontnea y
generali%ada deburbu4as de vapor +nucleacin,
La mayora de estudios de investigacin reali%ados sobre este
proceso de nucleacinespontnea coinciden en que la evaporacin con
#ormacin de minsculas burbu4as no a#ectan ala totalidad de la masa'
aunque la cantidad evaporada instantneamente es de tal magnitudque
arrastra al lquido restante en #orma de !nsimas gotculas que se van
vapori%andoposteriormente (i esta nucleacin espontnea es
&omognea por a#ectar a todo el con4unto' laexplosin es
muc&o mas violenta que en el caso de ser &eterognea' al
concentrarse en %onasen contacto con la pared interior del
recipiente 7gualmente es necesario evitar las
nucleaciones&eterogneas' ya que tambin son peligrosas por si
mismas y pueden contribuir a acelerar la&omogenei%acin de la
nucleacin La nucleacin &eterognea se puede producir en
condicionesde sobrecalentamiento #ocali%ado sin alcan%ar la
temperatura lmite
er!odin"!ica de la BLEVE
6ualquier lquido o gas licuado almacenado en el interior de un
recipiente cerrado se encuentraen las dos #ases' lquido y vapor en
situacin de equilibrio' segn la curva de saturacin presin3
temperatura de la !gura 8' o sea que a cada temperatura del lquido
le corresponde unadeterminada presin de vapor' que es la que est
soportando la pared interior del recipienteexpuesto a la #ase
vapor
#i$% &' Cura desaturacin P
9 medida que aumenta la temperatura' aumenta obviamente la
presin de equilibrio' &astaalcan%arse el punto crtico' a partir
del cual solo es posible la existencia de la #ase gaseosa $orello
se de!ne la temperatura crtica como aquella temperatura mxima a la
que se puede licuarun gas : la correspondiente presin crtica es la
presin de vapor mxima que puede tener unlquido
El sobrecalentamiento de una substancia puede lograrse mediante
calentamiento' superandosu punto de ebullicin sin que llegue a
trans#ormarse en vapor' o bien disminuyendo la presin'permaneciendo
la temperatura constante 9s por e4emplo' en la !gura 8 podemos
observarque el punto 9. de sobrecalentamiento se puede alcan%ar por
un aumento de temperatura apresin constante desde el punto B o una
disminucin brusca de presin +por expansinisoentrpica, desde el
punto 9 Evidentemente la posicin 9. es una situacin inestable
que
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tender a buscar su posicin natural de equilibrio sobre la curva
de saturacin En esta %ona deinestabilidad de!nida en los mrgenes
que a continuacin se expondrn' se #avorece lanucleacin espontanea
como paso previo de la vapori%acin masiva y por tanto de la
BLEVE
$recisamente' y tal como &emos dic&o' la BLEVE es
provocada originariamente por undescenso brusco de la presin a
temperatura constante por las causas ya expuestas
$ara comprender me4or la situacin de inestabilidad de los
lquidos sobrecalentados es
necesario anali%ar el comportamiento de los gases licuados segn
la ecuacin de Van der;aals5
en donde5
siendo5
$ < presin p < presin reducida
V < volumen v < volumen reducido
2 < temperatura absoluta t < temperatura reducida
$c' Vc y 2c < constantes crticas
Esta ecuacin' que se representa gr!camente en el diagrama de la
+!g /,' muestra para cadaisoterma la relacin existente entre presin
y volumen para un gas licuado tipo En dic&odiagrama se &an
representado los dos posibles estados de inestabilidad +estados
metaestables,'el del lquido sobrecalentado y el del vapor
suben#riado' que corresponden respectivamente'para la isoterma
representada' al tramo 83/ y =3> $recisamente en estos puntos
lmites deinestabilidad / y = le corresponde un mnimo y un mximode
la ecuacin de estado' por lo que en ellos la pendiente de la
tangente a la curva es cero
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#i$% *' +r",ca PV para $aseslicuables
La lnea que une los di#erentes puntos lmite de inestabilidad
para lquidos sobrecalentados yvapores suben#riados se suele
denominar linea espinodal
Las %onas de metaestabilidad quedan delimitadas entre dic&a
curva espinodal y la curva
binodal o de 9ndre?s la cual separa el rea en la que existen dos
#ases' vapor y lquido' de lasreas en que slo existe una sola #ase
+lquido o vapor,
En el punto crtico la linea binodal y espinodal coinciden con
tangente comn que esprecisamente la tangente a la curva de presin
de vapor en dic&o punto crtico
2ales puntos lmite de sobrecalentamiento de la lnea espinodal
pueden representarse en elanterior diagrama de presin de vapor 3
2emperatura de la !g 8 en una curva
6abe rese1ar que respecto a la posible BLEVE que nos ocupa' no
toda la %ona demetaestabilidad de lquidos sobrecalentados entra1a
riesgo' ya que precisamente ste seconcreta al alcan%ar los mnimos
de la curva de Van der ;aals en los que irremisiblementeel lquido
sobrecalentado se vapori%a sbitamente con una nucleacin
&omognea
$ara determinar el lmite de sobrecalentamiento en el que se
produce la nucleacin espontneay consecuentemente la BLEVE'
&abra que obtener los di#erentes puntos de la curva
espinodalque permitieran representarla -ado que la tangente a esta
curva en el punto crtico estarsiempre en la gr!ca a la i%quierda de
tal tramo de la misma' suele admitirse segn los estudiosms
recientes que dic&a recta tangente constituye el lmite de
seguridad con un margensu!cientemente amplio
(egn datos experimentales se &a comprobado que la di#erencia
entre el lmite real desobrecalentamiento que podra provocar la
BLEVE y el lmite establecido por la tangente a la curva de
saturacin en el punto crtico y apresin atmos#rica oscila entre /0 y
@>A6
La curva de saturacin del diagrama presin de vapor3temperatura
se asimila a la ecuacin de9ntoine' que es una aproximacin de la de
6lausius 6lapeyron' segn la cual5
siendo5
$ < presin de vapor +atm,
2 < temperatura absoluta +,
9 y B < constantes para cada compuesto
La tangente a dic&a curva de saturacin en el punto crtico se
obtiene calculando la derivada dela presin respecto a la
temperatura en dic&o punto5
Eje!plo
6alcular los lmites de seguridad de sobrecalentamiento del
butano #rente al riesgo de BLEVE
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En un manual de datos #sico3qumicos de sustancias' podemos
obtener dos puntos dela curva de saturacin' tales como5
$6 < @C'D atm
$ < 8 atm
2c < 8>/'C
A62 < 3 0'> A6
esolviendo las dos ecuaciones obtenemos 9 < /DFG y B <
80'8F
La tangente al punto crtico ser5
La ecuacin de la re#eridatangente es$ < 2Htg I bLa constante
b se obtiene sustituyendo valores en el punto crtico5
@C'D < 0'>G8 H =/>'C I b b< 3 /8@
El otro punto clavo a la presin absoluta de cero atms#eras es el
punto de corte con el e4e de
abscisas
0 < 0'>G8 H20 3 /8@ 20 00 m desde el centro de la
explosin
.adiacin t/r!ica
$reviamente al clculo de la dosis de radiacin trmica a la que
van a estar expuestaspersonas e instalaciones en una BLEVE' es
preciso conocer las siguientes caractersticas sobrela bola de #uego
#ormada por la combustin de la masa vapori%ada5
El dimetro de la bola de #uego La altura de dic&a bola La
duracin mxima de la de*agracin
0i"!etro de la bola de 1ue$o
El dimetro de la bola de #uego se puede obtener mediante la
siguiente ecuacin5 - < F'=C ;0'@/>
+2 ) ,siendo5
- < dimetro mximo +m,
; < masa total del combustible +Mg,
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2ltura de la bola de 1ue$o
N < 0'D> -
siendo5
N < altura del centro de labola +m,- < dimetro mximo
+m,
0uracin de la bola de 1ue$o
t < 0'C>/ ;0'/F +2 ) ,
siendo5
t < tiempo de duracin +s,
; < masa total del combustible +Mg,
La experiencia demuestra que la duracin puede llegar a durar
&asta tres minutos para lases#eras de gran capacidad
.adiacin t/r!ica recibida
La radiacin recibida en un punto determinado se obtiene mediante
la ecuacin genricasiguiente5
l < d O E
siendo5
l < irradiacin recibida +M;KJ/,
d < coe!ciente de transmisinatmos#ricaO < Oactor geomtrico
de visin
E < 7ntensidad media de radiacin +M;Km/,
El coe!ciente de transmisin atmos#rica es #uncin de la
&umedad relativa del aire y dela distancia al punto en
cuestin
d < /'0/ +$.v x,30'0G
siendo5
$.v < presin parcial absoluta del vapor en el aire
ambiental
+$a, +8 bar < 80> $a,x < distancia entre la envolvente
de la bola de #uego y elpunto considerado +m,
El #actor geomtrico O es un coe!ciente que depende de la #orma
del #oco emisor y receptor' y dela distancia
En el caso de BLEVE(' al asimilarse la bola de #uego a una
es#era y el cuerpo receptor a unasuper!cie normal a la radiacin
directa en la lnea procedente del centro de la es#era' sedemuestra
que el #actor geomtrico tiene el valor5
O < -/ K= P/
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siendo5
- < dimetro mximo de bola de #uego +m,
x < distancia entre el centro de la es#era y el cuerpo
irradiado +m,
La intensidad media de radiacin E es el *u4o radiante por unidad
de super!cie y tiempo' y se
calcula segn la siguiente expresin5E < #r ; Nc K -/ t
siendo #r un coe!ciente de radiacin que puede oscilar entre
0'/> y 0'=0 El coe!ciente #r nos
indica la #raccin de la energa total
desarrollada en la combustin' ya que esta energa se ve reducida
por las prdidas'#undamentalmente en la conveccin de &umos
; < masa total delcombustible +Mg,Nc < calor de
combustin
+MQKMg,- < dimetro mximo de la bola de#uego +m,t < tiempo
de duracin de laBLEVE +s,
Una ve% calculada la irradiacin trmica' &ay que proceder al
clculo de la dosis de radiacintrmica para personas expuestas Una de
las #rmulas ms empleadas es la de Eisenberg5
-osis < t l=K@
en la que
t < tiempo de exposicin +s,
l < irradiacin recibida +;Km/,
El valor exponencial de la l' representa un coe!ciente de
mayoracin de la dosis' a e#ectos deseguridad 2engamos en cuenta'
que segn la -irectri% Bsica para las elaboracin de losplanos
especiales del sector qumico +BE F3/3G8,' los valores umbral son5
$ara el lmite de laRona de 7ntervencin en la cual el nivel de da1os
4usti!ca la implantacin inmediata de
medidas de proteccin' > M;Km/ en un tiempo mximo de exposicin
de @ minutos' y para el
lmite de Rona de 9lerta de @ M;Km/ en tiempo de exposicin
prcticamente indeterminado' yaque los da1os solo seran perceptibles
por los grupos de poblacin crticos
$ara una valoracin ms precisa de da1os a la poblacin expuesta en
#uncin de la dosis deradiacin trmica sera recomendable la aplicacin
del Jtodo $robit desarrollado en la )2$ nA/G8 Jodelos de
vulnerabilidad de las personas por accidentes mayores
9 ttulo orientativo se indica a continuacin la mxima radiacin
tolerable de materiales' +#uente 3programa 2occata 3 7talia,
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Eje!plo
6alcular las consecuencias de radiacin trmica de la BLEVE de una
es#era que contiene /00 m@de butano almacenados a /0A6' a una
distancia de /00 m La &umedad relativa atmos#rica es>0S
0atos'
(egn tablas de la presin absoluta del vapor de agua saturado' a
/0A6corresponden a /@80 $a El calor de combustin es =>C00
MQKMg
La densidad del butano en estas condiciones es' aproximadamente'
0'>MgKdm@
; < 0'> MgKdm@ /00000dm@ < 800000 Mg
3olucin'
0i"!etro de la bola de 1ue$o
- < F'=C 800000 0'@/> < /D@ m
2ltura de la bola de 1ue$o
N < 0'D> /D@ < /0= m
0uracin de la bola de 1ue$o
t < 0'C>/ 800000 0'/F < 8D s
La distancia entre la envolvente de la bola de #uego y el punto
considerado a e#ectos dedeterminar el coe!ciente de transmisin
atmos#rica' se calcula tal como se indica en la!gura >
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#i$% 4' C"lculo de ladistancia x
Coe,ciente de trans!isin at!os1/rica
La presin parcial absoluta del vapor de agua $.v con una
&umedad relativa del >0S contenido
en la masa de aire &medo se calcula as5
$.vK$v < 3 0'> T $.v < 0'> /@80 < 88>>
$a
$v < $resin absoluta del vapor de agua saturado
$.v < $resin parcial absoluta del vapor de agua en un
ambiente de &umedad relativa xS
d < /'0/ +88>> 8>0,30'0G < 0'FC
#actor $eo!/trico de isin
O < /D@/ K= +/D@K/ I 8>0,/ < 0'/@
Intensidad !edia de radiacin
(e adopta #r < 0'/>
E< 0'/>800000=>C00K@'8=/D@/ 8D < /CC M;Km/
Irradiacin recibida
l < 0'FC 0'/@ /CC < => M;Km/ +sobre &ipottica
super!cieperpendicular a la radiacin, 2g < /0= K /00 < 8'0/
=>A
La irradiacin recibida sobre una persona o super!cie vertical en
el suelo ser aproximadamente5
7lreal
< => cos =>A < => 0'D < @8'> M;Km/ <
@8>00 ;Km/
0osis de irradiacin
-osis < +8D @8>00 =K@, < 8F G8/0>@ ;Km/
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$ara determinar los da1os a la poblacin aplicamos las ecuaciones
"$robit" siguientes segn la)2$ nA /G8 Jodelos de vulnerabilidad de
las personas por accidentes mayores5
+uemaduras 8A grado, $r < 3 @G'C@ I @'08CF 7n +t l=K@, $r
< 80'=8 La totalidad de personas expuestas su#riran quemaduras
de 8A grado
+Jortalidad, $r < 38='G I /'>F 7n +tl=K@K80=, $r < ='8/
Nabra un 8GS de mortalidad
En cambio tal irradiacin +@8>00 ;Km/, slo a#ectara
destructivamente a la madera
